淺析測土配方施肥技術在新疆棉花生產(chǎn)上的應用

謝家迅

（新疆綠洲大洋生物科技有限公司，新疆庫爾勒 841000）

新疆是我國重要的棉產(chǎn)區(qū)，其高品質(zhì)的棉花不僅暢銷國內(nèi)，甚至遠銷國外，然而近年來，伴隨著產(chǎn)棉區(qū)的持續(xù)擴大，以及種植戶為追求短期經(jīng)濟效益，在施肥過程中存在化肥隨意使用、過度施用的問題，不僅易造成土壤的鹽漬化、次生鹽堿化、板結化，影響棉花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而且會造成土壤、水源、大氣污染，進而影響該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。筆者從科學角度出發(fā)，依據(jù)新疆棉花種植現(xiàn)狀和用肥現(xiàn)狀，提出以測土配方為基礎的科學施肥方案，以期指導棉花產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定、健康、可持續(xù)發(fā)展[1]。

1 棉花測土配方施肥概述

棉花測土施肥以棉花栽培學、土壤學、生態(tài)學、植物營養(yǎng)學等學科知識為基礎，通過合理運用現(xiàn)代化技術與設備，實現(xiàn)棉花在各生長周期不同營養(yǎng)物質(zhì)的精準供應，促進根、莖、葉、花、果實、種子六大器官的發(fā)育，保障棉花光合、呼吸、蒸騰作用的順利進行，在有效提升棉花品質(zhì)與產(chǎn)量的同時，改良土壤環(huán)境，避免環(huán)境污染[2]。

2 棉花測土配方施肥的意義

2.1 降低用肥成本，提高經(jīng)濟效益

相關數(shù)據(jù)顯示，新疆棉花種植面積達250 萬hm2，占全國總面積的80%左右，棉花的年產(chǎn)量達500 萬t，占全國總產(chǎn)量的87%以上，而農(nóng)戶在使用肥料的過程中，常以尿素（CH4N2O）、磷酸氫二銨[（NH4）2HPO4]等單元素肥料為主，雖然短期內(nèi)促進莖葉的生長，但是氮素的過多使用也抑制了棉花對磷鉀肥的吸收。相關機構通過對棉花的碳足跡進行跟蹤，發(fā)現(xiàn)肥料的有效利用率不足40%，也就是說棉農(nóng)以單一氮元素為主的施肥習慣存在較大的浪費。測土配方施肥技術，可以依據(jù)棉花在種子萌發(fā)期、苗期、現(xiàn)蕾期、采摘期對不同營養(yǎng)物質(zhì)的需求特點，進行底肥、追肥品種、數(shù)量及施用時間的合理規(guī)劃，從而保障棉花在需肥臨界期、肥料最大吸收利用期各種營養(yǎng)物質(zhì)的有效供應，有效降低施肥成本，提高棉農(nóng)的實際收益[3]。

2.2 提高棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)

新疆棉整個生長周期對于大量元素氮、磷、鉀的需求量約為3.1 ∶1.0 ∶2.5，其中不同生長周期對于營養(yǎng)物質(zhì)的需求不同（比如現(xiàn)蕾期后對肥料的吸收率是前期的3 倍以上）。棉農(nóng)盲目施肥，不僅易造成植株各器官之間生長不協(xié)調(diào)，影響?zhàn)B分從營養(yǎng)器官（莖、葉）向生殖器官（花蕾、種子）轉移，進而影響棉花的品質(zhì)與產(chǎn)量，而且易增加某些病害的發(fā)生概率（如田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近年來新疆棉的枯萎病、黃萎病、立枯病等土傳性病害的發(fā)生概率持續(xù)增大），造成單位面積棉花產(chǎn)量的降低。測土配方施肥則可以實現(xiàn)各類營養(yǎng)物質(zhì)的精準供應，顯著增強棉花植株的抗病蟲害能力和抵抗高溫、干旱、霜凍的能力，從而顯著增加棉花產(chǎn)量、提高棉花品質(zhì)。主要可以從以下兩方面進行分析。1）依托于土壤墑情、土壤中有機質(zhì)及可被棉花有效利用的大量元素（氮、磷、鉀）、中量元素（鈣、鎂、硫）、微量元素（鐵、硼、鎳、鋅等），進行豆粕、糞肥、麥麩、稻糠及大中微量元素的合理使用，從而有效改良土壤的碳氮比、改良土壤的透氣性，抑制土壤中鐮刀菌、腐霉菌等厭氧菌的繁殖，促進根系的發(fā)育，提高根系的發(fā)達程度，降低土傳病害的發(fā)生概率。2）營養(yǎng)物質(zhì)的科學搭配可以使土壤中被固定的各類營養(yǎng)元素解離出來，提高土壤中各類營養(yǎng)物質(zhì)的有效性，且按照合適的比例進行吸收，可保障其吸收的合理性，實現(xiàn)營養(yǎng)器官和生殖器官之間的協(xié)同發(fā)育，提高棉花內(nèi)纖維的含量和品質(zhì)。

2.3 避免農(nóng)業(yè)面源污染，推動棉花產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展

棉花過度施肥造成農(nóng)業(yè)面源污染，主要體現(xiàn)在以下3 方面。1）水源污染。土壤中過量的銨態(tài)氮、磷酸根隨地表水、淋洗水流入河流，易造成水體富營養(yǎng)化，進而影響水生動物的繁衍生息。2）土壤污染。土壤中肥料的剩余，易造成土壤鹽堿化、次生鹽堿化、板結化，導致可以儲存水分和氧氣的空隙減少，土壤中的有益微生物持續(xù)減少，不僅使得種植地棉花品質(zhì)與產(chǎn)量下降，甚至還造成部分地區(qū)的土壤沙化。3）大氣污染。權威機構發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，我國農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放量占比約為20%，且這個數(shù)據(jù)仍處于持續(xù)上升中，主要原因就是化肥生產(chǎn)，而這將大幅度制約我國2030 年達到“碳達峰”的目標。綜合而言，化肥的不合理使用必然造成種植地的水源、土壤、大氣污染，甚至引發(fā)農(nóng)業(yè)面源污染。

而測土配方施肥技術可以從以下兩方面有效降低農(nóng)業(yè)面源污染的程度，加速我國棉花產(chǎn)業(yè)向綠色、穩(wěn)定、可持續(xù)的方向發(fā)展。1）測土配方施肥可以實現(xiàn)短期肥效與長期肥效的有機結合（比如依據(jù)土壤中有效氮的含量進行硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、酰胺態(tài)氮的合理搭配），依據(jù)棉花生長的實際需求進行各類營養(yǎng)物質(zhì)的合理釋放，從而減少肥料在土壤、水中的殘留，降低環(huán)境污染，與此同時，縮減肥料的使用量可以有效降低肥料的生產(chǎn)量，從而降低大氣中溫室氣體的含量。2）測土施肥可以有效改良土壤質(zhì)地，增加土壤中微生物種群的數(shù)量，提高微生物活性，微生物可以分解土壤中的污染物，增強土壤儲蓄水分和營養(yǎng)物質(zhì)的能力，有效緩解因肥料過量使用而導致的農(nóng)業(yè)面源污染問題[4]。

3 測土施肥的應用技術分析

3.1 測土的具體步驟

測土的科學性及步驟的合理性是保障其精準度的關鍵，一般而言，實驗室測土施肥包括以下4 個步驟。

3.1.1 施肥調(diào)查

施肥情況調(diào)查及土壤土質(zhì)匯總可以實現(xiàn)對土壤土質(zhì)的動態(tài)監(jiān)測，從而為測土配方施肥提供良好的數(shù)據(jù)支撐。1）施肥習慣調(diào)查，對新疆尉犁縣各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)整個棉花生長周期的大量元素使用總量進行調(diào)查，其各類元素的使用量如下：純氮量250～400 kg·hm-2。純磷量137～370 kg·hm-2，純鉀量4～41 kg·hm-2，不難看出，不同地區(qū)的用肥量存在較大的差異，尤其是鉀肥的使用量差距達到了10 倍左右。2）通過查閱數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，自20 世紀80 年代以來，新疆棉花地的土壤中主要元素含量的變化如下：有機質(zhì)含量下降10%左右，全氮含量下降10%左右，堿解氮的含量翻了近1 倍，有效磷的含量翻了7 倍左右，速效鉀含量變化不大。由此可以看出，伴隨著棉花連茬現(xiàn)象及化肥的不合理使用，新疆棉花種植地的總體品質(zhì)呈現(xiàn)出下降趨勢[5]。

3.1.2 取土

測土配方施肥的數(shù)據(jù)來源是土樣，為保障所取土樣具有代表性，所測得的數(shù)據(jù)具有科學性，在取土過程中，應注意以下3 點。1）當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門及時組建以技術人員為核心的專業(yè)取土小組，并以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，在對種植面積、種植范圍進行科學調(diào)查的基礎上，選擇具有代表性的種植田進行取樣，一般在15～20 hm2的種植面積取一個檢測點（通過走訪調(diào)查農(nóng)戶和查閱資料確定）。2）在取樣過程中，要嚴格按照《測土配方施肥技術規(guī)范》（NY/T 1118—2006）中的相應標準，每個檢測點按照隨機取樣法或者多點取樣法取15～20 個位點（取樣位點要避開施肥集中區(qū)域、低洼區(qū)域，避免影響檢測結果）；在取土深度上，主要取棉花毛根吸收營養(yǎng)物質(zhì)相對集中的區(qū)域（一般為0～25 cm 土層），且要垂直取土。3）取土結束后，技術人員應將土樣均勻混合，并做好取土記錄（取土地點、取土時間、取土人等信息要標注清楚），將其封存后送至實驗室，為保障取土的精準性，應對技術人員進行定期培訓，且同一位點的取樣應由一個技術人員完成[6]。

3.1.3 土壤檢測指標與檢測方法

土壤指標的檢測是施肥的基礎，棉花測土配方施肥的檢測指標主要包括以下2 個。1）直接營養(yǎng)元素指標。主要是氮、磷、鉀含量的檢測，在檢測過程中要注意對元素不同狀態(tài)的含量進行檢測（比如氮肥的NH4+、NO3-、CH4N2O），從而判斷其速效性和持效期，營養(yǎng)元素種類、含量、配比的檢測主要是為大量元素的科學配比與合理使用提供參考。2）有機物質(zhì)的檢測。主要是對土壤中的有機質(zhì)、pH 值、鹽堿度，還有對土壤墑情及土壤儲蓄營養(yǎng)物質(zhì)的能力進行科學的檢測。在檢測過程中，要嚴格遵守相關規(guī)定，在技術應用、試劑選擇方面，要做到科學、嚴謹，并注意設置重復試驗、校正試驗、空白試驗，保障檢測結果的科學性、有效性[7]。

3.1.4 對檢測數(shù)值進行分析

依據(jù)《全國第二次土壤普查推薦的土壤肥力分級標準》，及時結合大數(shù)據(jù)技術對檢測數(shù)據(jù)進行科學的分析，是指導測土施肥的關鍵步驟。1）有機質(zhì)是決定土壤質(zhì)量的關鍵因素。通過查閱相關數(shù)據(jù)，新疆部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有機質(zhì)含量在5.30～26.00 g·kg-1，均值在12.00～15.00 g·kg-1，屬于第4 級（見表1），總體而言處于較低的狀態(tài)，尤其是部分連年種植棉花的生產(chǎn)基地的有機質(zhì)含量甚至低于10 g·kg-1，相對板結的土壤成為制約棉花種植的重要因素。2）新疆土壤全氮含量在0.28～1.00 g·kg-1，均值在0.80～0.90 g·kg-1，屬于第4 級，總體供氮能力較弱，且呈現(xiàn)下降趨勢；而新疆土壤速效氮含量在31～85 mg·kg-1（屬于第4 級至第5 級），均值在64～70 mg·kg-1，可以看出新疆棉花種植田的速效氮含量總體上較低。3）新疆棉花種植地的速效磷含量在6～42 mg·kg-1，其中平均值為10.00～42.00 mg·kg-1，屬于第1 級至第4 級，其中林灌草甸土、水稻土的含磷量較高，普遍在20 mg·kg-1以上，達到2 級標準，綜合而言，棉花種植地有效磷的含量相對充足。4）新疆土壤速效鉀含量在90～350 mg·kg-1（見表1），屬于第1 級至第4 級（其中2 級耕地、3 級耕地占比在90%以上，只有積塵土的速效鉀含量在100 mg·kg-1以內(nèi)，相對較低），平均值為130～160 mg·kg-1，雖然總體而言處于中上水平，但是查閱資料發(fā)現(xiàn)，速效鉀的含量呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢，尤其是在鉀肥施用較少的區(qū)域，速效鉀含量持續(xù)降低。5）在土壤鹽分方面，通過分析發(fā)現(xiàn)，鹽分總體含量在4.5～5.0 g·kg-1，出現(xiàn)輕度鹽堿化的情況，而部分地區(qū)的鹽分總含量超過15 g·kg-1，鹽堿化較為嚴重。

表1 不同等級土壤土質(zhì)中所包含的各類營養(yǎng)成分的含量

3.2 測土施肥的應用指導

通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，新疆主要棉產(chǎn)區(qū)呈現(xiàn)出部分大量元素匱乏、土壤有機質(zhì)含量偏低及鹽分偏高的狀態(tài)，應依據(jù)實際情況，從以下3 方面改良施肥方案。1）增加有機質(zhì)及有益微生物菌的使用，改良土壤墑情，分解有害物質(zhì)，降低土壤鹽分，增加土壤的透氣性，提高對各類營養(yǎng)物質(zhì)的有效利用率。2）注重氮、鉀肥的補充，尤其是速效氮含量較低的區(qū)域，及時補充易吸收的硝態(tài)氮，而在積塵土區(qū)域應及時補充鉀肥。3）對于需求量較低的中微量元素，可以結合棉花在各生長期的實際需求，通過追肥及葉面噴施的方式進行補充。